принципиальная схема выпрямителя

Выпрямительный диод — основной элемент выпрямления переменного тока. Его воздействие на переменный ток можно сравнить с обратным клапаном водопровода: туда воду пропускает, обратно — закрывается. Существует несколько вариантов построения принципиальной схемы выпрямителя, каждый из них разберем по мере повышения сложности.

Принципиальная схема выпрямителя однополупериодная

Самая простая схема, работающая на одном диоде. Почему выпрямитель называется однополупериодным? Как известно со школьных уроков физики, переменный ток течет в одну сторону, потом меняет направление в обратную — так 50 раз в секунду. Изменение направления тока выражается синусоидой. Одноразовая смена направления называется периодом. А так как диод пропускает ток только в одном направлении, естественно, обратное направление тока цепи закрывается. Диод как бы отсекает нижнюю половину периода в нулевой точке прохождения тока (Рис.2). То есть в образовании постоянного тока участвует только один полупериод.рис1

Конечно, такой ток назвать постоянным можно с большой натяжкой, это ток пульсирующий. Идеальный постоянный ток показан красной линией на графике Рис.2, но выпрямители даже с идеальным сглаживающим фильтром не достигают такого уровня. А чтобы хоть немного сгладить пульсацию, в схему подключается электролитический конденсатор С. Чем больше нагрузка выпрямителя R, тем больше должна быть емкость конденсатора.
При прямом прохождении тока через диод конденсатор заряжается, при обратном конденсатор выдает накопленный заряд в нагрузку, тем самым сглаживая пульсацию (на Рис.3 сглаживание отображено синим цветом). Конденсатор является элементом сглаживающего фильтра, в котором еще может присутствовать дроссель или резистор небольшого сопротивления (их я не начертил, чтобы не усложнять принципиальную схему выпрямителя).
Такой выпрямитель применяется в основном в схемах коммутации — реле постоянного тока, в электромагнитах постоянного тока, в некоторых электронных генераторах, а вот в усилителях низкой частоты, в радиоаппаратуре он не дает нужного качества — пульсация создает в этих устройствах отвратительный рокот. Еще один недостаток — используется только половина мощности трансформатора и половина напряжения.
Графическое изображение диода представляет собой что-то вроде равнобедренного треугольника, положенного на бок. Этот треугольник острием, как стрелкой, указывает направление прохождения тока. Ток по нему течет от точки 1 к точке 2. Точка 1 называется анодом, а точка 2 — катодом.
Важно не перепутать две детали: в выпрямителе с катода диода всегда выходит плюсовое напряжение, а в электронных схемах, где диод выполняет совершенно другую роль, на катод подается минус, на анод — плюс. В нашем выпрямителе в точке 2 плюс, если перевернуть диод к точке 2 анодом, то в этой точке будет минус. Оба варианта имеют право быть.

Принципиальная схема выпрямителя двухполупериодная

Это уже более совершенная схема выпрямления переменного тока. Почему двухполупериодный — надеюсь, понятно: в выпрямлении участвуют оба полупериода. На Рис.5 видно, как нижняя часть синусоиды, которая отрезалась однополупериодным выпрямителем, теперь встала рядом с верхней частью синусоиды. Первая половина периода проходит через D1, нагрузку R и возвращается к средней точке обмотки трансформатора. Вторая половина периода — через D2, нагрузку R и тоже возвращается к средней точке (Рис.4).
рис2
Выпрямленный ток уже ближе к идеальному, а со сглаживающим фильтром еще ближе (Рис.6). Схема всем хороша, единственный недостаток — трудно найти подходящий трансформатор с симметричными вторичными обмотками, если только трансформатор перемотать самому. Поэтому двухполупериодный выпрямитель как-то не прижился в народе.

Принципиальная схема выпрямителя с диодным мостом

Наилучший вариант схемы выпрямления: нет проблем с наличием трансформатора, постоянный ток, как и в двухполупериодном выпрямлении, близок к идеальному. Это широко применяемая схема блоков питания, зарядных устройств.
рис3
Первая половина периода проходит через D2, нагрузку R, диод D4 и возвращается к  выводу обмотки 2. Вторая половина периода — через диод D3, нагрузку R, диод D1 и к выводу 1. Как бы ток ни менял направление, через нагрузку R он протекает всегда в одном направлении.
Твердо уясните: на выходе моста диоды D2 и D3 встречаются катодами — это плюс, на входе моста диоды D1 и D4 соединяются анодами — это минус. Переменное напряжение подключается в местах соединения катода D1 и анода D2, катода D4 и анода D3. Это самая важная деталь, которая на начальном этапе трудно запоминается. Просто почаще чертите схему моста.
Ну и напоследок трехфазный диодный мост. Степень выпрямления, конечно, у него выше, чем у однофазного моста, но применяется он в основном в промышленных зарядных устройствах, в динамическом торможении двигателей с фазным ротором, в преобразователях частоты трехфазного тока. В быту его применение не оправдывается.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Spam protection by WP Captcha-Free